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高压直流(High Voltage Direct Current,HVDC)输电技术是解决我国能源供需关系不平衡的有效措施。当受端系统故障导致换流母线电压跌落时,可能引发直流输电系统换相失败,致使系统降额运行,严重时阀组闭锁。静止同步补偿器(Static Synchronous Compensator,STATCOM)能够快速调节系统无功功率,支撑电网电压,因此将其接入高压直流输电系统中能够降低换相失败发生几率。但传统STATCOM在进行大容量无功补偿时直流侧电压易发生波动,会导致无功输出能力下降,还会导致STATCOM输出电流存在大量的谐波,这都大大降低了STATCOM抑制系统换相失败的能力。为此,本文提出了储能型STATCOM,它将储能技术与无功补偿技术相结合,稳定了直流侧电压,改善了输出电流质量,提高了无功输出能力。本文的主要研究工作如下:(1)介绍了无功补偿的研究背景及应用,总结了现有无功补偿装置在换相失败中的优缺点。针对传统STATCOM在进行大容量无功补偿时会影响装置直流侧电压的控制精度并导致直流侧电压大幅波动问题,提出了储能型STATCOM,从而稳定STATCOM的直流侧电压,提高其无功输出能力,改善其输出电流质量,从而能更加有效地抑制换相失败。(2)根据换相失败的机理,对比传统STATCOM补偿性能,分析了储能型STATCOM抑制换相失败的基本工作原理。给出了两级变换的储能型STATCOM主电路拓扑结构,推导了主电路数学模型,研究了系统的控制策略,分析了主电路参数和控制系统的设计,研制了储能型STATCOM装置样机,通过实验验证了装置对接入点电压的支撑作用。(3)在PSCAD/EMTDC仿真环境中,使用国际大电网会议的HVDC模型进行换相失败抑制测试,对比分析了传统STATCOM与储能型STATCOM抑制换相失败的效果,仿真验证了储能型STATCOM抑制换相失败的有效性和优越性。在实验环境中搭建了1600V直流输电系统模拟平台,在该平台上加装所研制的储能型STATCOM样机,并进行换相失败抑制实验,实验验证了本文所研究储能型STATCOM装置的有效性。